刘凡作为化肥方面的一名研究者，他发现化肥虽然能提高农作物的产量，但不可避免会带来土壤板结、有机质减少、环境污染和农作物质地降低、使用成本较高等问题。如何解决这个问题就成为刘凡一时研究的课题。
找准突破口 研发新肥料
通过研究，刘凡认识到最有效的方法就是找到一种能克服固体化肥局限性的替代肥，即液体肥。在调查中，刘凡发现国内市场已有两种液体肥，一种是以激素、生长素和微量元素为主要成分，可促进瓜果早熟，缺点是无法满足根外追用常用元素以增产的需求。另一种是以溶解形式生产的，由于受溶解度限制，存在低磷钾的缺陷，不能根本解决土地板结的问题。综合以上问题，刘凡找到了突破口，决定研制一种含氮、磷、钾较高的全元素肥料。
经过一年多的艰苦努力，刘凡终于在国内第一个发明了通过在植物茎叶上喷施常量元素以达到追肥目的的液体肥料——腐植酸型复合喷淋肥。该发明于1994年1月2日获得国家专利授权（专利号：ZL9210326.X），1996年被农业部评为“名优新产品”，同年入列“北京市重大科技成果推广计划”，1997年入列《国家级科技成果重点推广计划》项目，并且在同年举行的中国百业大王传经会上，刘凡荣获了“21世纪新肥王”的美誉。今天，腐植酸型复合喷淋肥由于能有效提高肥效利用率，节约投入成本，已获得国内外专家和农民的认可。腐植酸型复合喷淋肥也已规模生产出口国外。
专利不断 发明造福国家
“为推进农业新技术革命，贡献一份力量”这是刘凡的一句诺言。为此，刘凡从没停止发明和科研的足迹。1999年6月5日“高能有机肥”获得国家专利（专利号：ZL96120685.3），入选“《世界优秀专利技术精选》(中国卷)。这项发明富含有机质达40％，氮、磷、钾达25％，并且含有利于土壤微生物繁殖的有机酶、有机酸等，不但可活化土壤缓解土地板结，还可促使作物增产。目前，该专利已于2002年投产使用，并获得诸多好评，先后被北京市科委评选为100项“重大科技推广计划”，被国家五部委评选为“国家重点新产品”。不少专家预言“作基肥的高能有机肥与作追肥的腐植酸型复合喷淋肥配合使用，必将取代传统化肥，为开发我国的绿色食品方面将发挥重要作用”。
“腐植酸型复合喷淋肥”和“高能有机肥”取得了成功，2010年7月21日捷报再传，由刘凡发明的“盐碱地专用肥”获得国家专利（专利号：ZL200610083425.9）。该产品能挽救盐碱地的生命，阻止盐碱地的慢延，达到盐碱地正常种植、增产和增收。因为我国是一个盐碱地超5亿亩的国家，每年因盐碱地造成的直接损失就已超过540个亿，而刘凡所发明的“盐碱地专用肥”，对我国农业生产和环境保护具有重大社会效益和经济效益。现在，该产品已着手准备进入生产和推广阶段。除此之外，刘凡还研发出能让瓜果增甜的有机增甜剂，使用后能让瓜果增甜2—3度，为了技术保密这个成果没申报专利，但已投产和使用，效果良好。